1、化学反应的方向、限度与速率 (时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。)1下列说法中错误的是()A凡是放热且熵增加的反应，易自发进行B对于同一物质在不同状态时的熵值：气态液态固态C平衡常数K值越大，则可逆反应进行得越完全，反应物的转化率越大D凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞均为有效碰撞D对于放热且熵增加的反应，其H0，S0，根据HTS0可知，反应易自发进行，A正确；同一物质的固态、液态、气态的无序程度依次增大，熵值增大，B正确；平衡常数是利用反应产物平衡浓度幂之积除以反应物平衡浓度幂之积，所以K值越大，说明这个反应正向进行
2、的程度越大，反应物的转化率越大，C正确；活化分子发生有效碰撞需要满足合适的取向，因此能量达到活化能的分子发生的碰撞不一定为有效碰撞，D错误。2一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行可逆反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)，当下列物理量不再发生变化时，能说明该反应已达到平衡状态的是()混合气体的密度容器内气体的压强混合气体的总物质的量B物质的量浓度ABCDA根据反应方程式可知该反应是反应前后气体分子数不变的反应，即在反应过程中，混合气体的总物质的量和容器内气体的压强始终不变，不正确。混合气体的密度是混合气体的质量和容器的容积之比，容器的容积不变，但混合气体的质量是变化的，所以当混合气体的密
3、度不再变化时，可以说明反应达到平衡状态，正确。反应体系中气体的浓度或含量不再发生变化时，说明反应达到平衡状态，正确。3当下列反应达到平衡状态时，保持温度不变，向容器中通入氩气，则化学平衡一定不移动的是()APCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)BN2(g)3H2(g)2NH3(g)C2HI(g)I2(g)H2(g)DC2H2(g)H2(g)C2H4(g)C在恒容、恒温条件下通入氩气，反应混合物中各物质的浓度不发生变化，平衡不移动；在恒温、恒压条件下通入氩气，容器体积增大，相当于减小压强，所以只有反应前后气体分子数不变的反应在该条件下化学平衡才不移动。综合分析可知，C项正确。4如图表示某可逆反
4、应在其他条件相同时使用和未使用催化剂，反应过程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是()A该反应为吸热反应Ba与b相比，a的反应速率更快Ca与b相比，反应的化学平衡常数一定不同D反应物的总能量大于反应产物的总能量D由题图可知，反应产物的总能量低于反应物的总能量，所以该反应是放热反应，A错误、D正确；活化能越小，反应速率越快，b的活化能更小，反应速率更快，B错误；反应的化学平衡常数只与温度有关，温度相同，化学平衡常数相同，C错误。5已知：K3Fe(CN)6溶液是检验Fe2的试剂，若溶液中存在Fe2，将产生蓝色沉淀。将0.2 molL1的KI溶液和0.05 molL1的Fe2(SO4)3溶液等体积
5、混合后，取混合液分别完成下列实验，其中能说明溶液中存在化学平衡“2Fe32I2Fe2I2”的是()实验编号实验操作实验现象滴入KSCN溶液溶液变红色滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成滴入K3Fe(CN)6溶液有蓝色沉淀生成滴入淀粉溶液溶液变蓝色A B和C和D和A将0.2 molL1的KI溶液和0.05 molL1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I过量，若不是可逆反应，Fe3全部转化为Fe2，则溶液中无Fe3，故只需证明溶液中含Fe3，即可证明此反应为可逆反应。向混合溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，说明含有Fe3，故正确；向溶液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，说明溶液中有I，因I过量
6、，无论是否存在化学平衡，都会有黄色沉淀生成，故错误；无论是否存在化学平衡，溶液中均存在Fe2，滴入K3Fe(CN)6溶液均有蓝色沉淀生成，故错误；无论是否存在化学平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故错误。6等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生气体体积V的数据，根据数据绘制得到如图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别是()组别c(HCl)/(molL1)温度/状态12.025块状22.530块状32.550块状42.550粉末状A4、3、2、1 B1、2、3、4C3、4、2、1D1、2、4、3A化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积大小有关
7、，实验1的盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最小；物质状态相同时由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以反应速率实验3的大于实验2的；而实验4和实验3盐酸的浓度相同，反应的温度也相同，但物质的状态不相同，所以实验4的反应速率大于实验3的。7如图为某化学反应的反应速率与时间的关系曲线图。在t1时刻升高温度或增大压强，下列反应的反应速率变化符合示意图的是()A4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H0B2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0CH2(g)I2(g)2HI(g)H0DC(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0A分析图像可知，升高温度或增大压强后化
8、学平衡逆向移动，说明该反应具有以下特点：正反应为放热反应，反应后气体分子数增大，故A项正确。8在一个绝热的密闭反应容器中只发生两个反应：A(g)B(g)2C(g)H10X(g)3Y(g)2Z(g)H20进行相关操作并达到平衡时(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是()A等压时，通入惰性气体，C的物质的量不变B等压时，通入Z气体，反应器中温度升高C等容时，通入惰性气体，各反应的速率不变D等容时，通入Z气体，Y的物质的量浓度增大A本题要特别注意题干中的信息“绝热的密闭反应容器”。等压时，通入惰性气体，气体的体积增大，反应X(g)3Y(g)2Z(g)的平衡向左移动，反应放出热量，反应体系的温度升
9、高，由于该反应容器是一个绝热的容器，所以反应A(g)B(g)2C(g)的平衡向吸热方向移动，C的物质的量减小，A项错误；同理，等压时，通入Z气体，反应器中温度升高，B项正确；等容时，通入惰性气体，各反应物和反应产物的物质的量没有变化，即各组分的浓度没有发生变化，所以各反应的速率不发生变化，C项正确；等容时，通入Z气体，增大了反应产物Z的浓度，平衡逆向移动，所以Y的物质的量浓度增大，D项正确。9在5 L的密闭容器中充入2 mol气体A和1 mol气体B，一定条件下发生反应2A(g)B(g)2C(g)。达到平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的5/6，则A的转化率为()A67% B
10、50%C25%D5%B同温同体积时，气体的物质的量之比等于压强之比，故反应后混合气体的物质的量为(21)mol5/62.5 mol，再由“三段式”法可求得反应中A的消耗量为1 mol，所以A的转化率为100%50%。10已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2C(OH)(CH3)2(l)，取等量CH3COCH3，分别在0 和20 时进行反应，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如图所示。下列说法不正确的是()Ab曲线代表20 时，CH3COCH3的Yt曲线B从Y0到Y0.113，CH3COCH2C(OH)(CH3)2的1C升高温度可缩短反应达到平衡的时间并能提高平衡转化率D反应
11、进行到20 min末，1C温度越高，反应速率越快，故b曲线代表20 时CH3COCH3的Yt曲线，A项正确；根据图像可以看出，当反应进行到66 min时a、b曲线对应的转化分数相同，都是0.113，说明此时生成的CH3COCH2C(OH)(CH3)2一样多，所以从Y0到Y0.113，CH3COCH2C(OH)(CH3)2的1，B项正确；根据图像可知，温度越高，CH3COCH3转化得越少，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，降低平衡转化率，C项错误；当反应进行到20 min末时，从图像中可以看出b曲线对应的转化分数高于a曲线对应的转化分数，这说明b曲线对应的反应速率快，所以1，D项正确。二、选择题
12、(本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。)11对于可逆反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)H，使之同时符合如下两图中各曲线的条件是()AabcdT1T2H0BabcdT1T2H0CabcdT1T2H0DabcdT1T2H0B由于T2时反应先达到化学平衡，则T2T1，且T2时反应产物的平衡浓度较小，说明升高温度使平衡逆向移动，即H0；反应平衡v(正)v(逆)后，增大压强，v(正)v(逆)，即平衡正向移动，说明正反应是气体分子数减小的反应，即abcd。综上可知，B项正确。12下列说法正确的是()A密闭容器中
13、，2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NAB3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于66.021023C向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液，观察实验现象，探究浓度对反应速率的影响D反应4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应BSO2和O2催化反应生成SO3是可逆反应，2 mol SO2和1 mol O2不能完全反应，故反应后分子总数大于2NA，A项错误；该反应为可逆反应，不能反应彻底，生成的NH3的物质的量小于2 mol，则转移电子数目小于66.021
14、023，B项正确；NaHSO3溶液中加入5% H2O2溶液，发生氧化还原反应生成Na2SO4和H2O，无明显实验现象，故不能利用该实验探究浓度对反应速率的影响，C项错误；该反应的S0，由于常温下自发进行，则根据HTS0可知，该反应H0，D项错误。13将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中，发生反应：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数值(lg K)随温度(T)的变化如图所示，下列说法不正确的是()A该反应的H0BA点对应状态的平衡常数K(A)102.294(molL1)2CNH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态D30 时，B点对应状态的v(正
15、)v(逆)AClg K值越大，化学平衡常数K值越小，由题图可知，随着温度的升高，化学平衡常数K值增大，则升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，H0，故A错误；A点对应的lg K2.294，则平衡常数K(A)102.294(molL1)2，故B正确；因反应物氨基甲酸铵为固体，则反应体系中气体只有NH3和CO2，反应得到NH3和CO2的物质的量之比为21，所以NH3的体积分数始终不变，故C错误；30 时，B点的浓度商Q大于化学平衡常数K，反应向逆反应方向进行，则B点对应状态的v(正)v(逆)，故D正确。14在2 L的密闭容器中充入3 mol Z，发生反应：3Z(g)2X(g)Y(g)H0，反应过
16、程中持续升高温度，测得混合体系中Z的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是()A升高温度，平衡常数减小BW点时，Z的正反应速率等于Z的逆反应速率CQ点时，Z的转化率最大D平衡时在相同条件下再充入Z，则达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大ACA项，升高温度，平衡逆向移动，所以平衡常数减小，正确；B项，W点时，反应并未达到平衡状态，错误；C项，Q点时，Z的体积分数最小，故Z的转化率最大，正确；D项，因该反应是反应前后气体分子数不变的反应，相同条件下再充入Z，则达到的新平衡与原平衡互为等效平衡，故Z的体积分数与原平衡时相同，错误。15向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：A
17、(g)xB(g)2C(g)。各容器的容积、反应温度、反应物起始量如下表所示，反应过程中C的浓度随时间的变化关系如图所示。容器甲乙丙容积/L0.50.51.0温度/T1T2T2反应物起始量1.5 mol A0.5 mol B1.5 mol A 0.5 mol B6.0 mol A2.0 mol B下列说法正确的是()A10 min内甲容器中的平均反应速率v(A)0.025 molL1min1B由图可知：T1T2，且该反应为吸热反应C若平衡时保持温度不变，改变容器容积，平衡不移动DT1，初始时甲容器中充入0.5 mol A、1.5 mol B，平衡时A的转化率为25%C由题图可知，10 min内甲
18、容器中C的浓度变化量为1.0 molL1，v(C)0.1 molL1min1，由于反应速率之比等于系数之比，所以v(A)0.1 molL1min10.05 molL1min1，A错误。比较甲与乙可知，乙先达到平衡，故温度：T1T2，温度越高，C的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，B错误。乙中平衡时C的浓度是1.0 molL1，则根据反应方程式可知，消耗A的浓度是0.5 molL1，物质的量是0.5 molL10.5 L0.25 mol，所以A的转化率为；丙中平衡时C的浓度是2.0 molL1，则根据反应方程式可知，消耗A的浓度是1.0 molL1，物质的量是1.0
19、 molL11.0 L1.0 mol，所以A的转化率为，因丙中压强为乙中的2倍，则可知压强增大平衡不移动，故x1，C正确。对甲中的反应列三段式，则有A(g)B(g)2C(g)初始浓度/(molL1) 3 1 0转化浓度/(molL1) 0.75 0.75 1.5平衡浓度/(molL1) 2.25 0.25 1.5故T1，该反应的平衡常数K4。若T1，初始时甲容器中充入0.5 mol A、1.5 mol B，设反应达到平衡时A的浓度变化量为y molL1，则A(g)B(g)2C(g)初始浓度/molL1 1 3 0转化浓度/molL1 y y 2y平衡浓度/molL1 1y 3y 2y所以4，解
20、得：y0.75，故A的转化率100%75%，故D错误。三、非选择题(本题共5小题，共60分)16(8分)(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)SO2(g)=CaSO3(s)的H402.0 kJmol1，HTS345.7 kJmol1，若此反应中H和S不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于_。(2)已知：H2O(l)=H2O(g)的H44.0 kJmol1，S118.8 Jmol1K1。则水的沸点是_。(3)已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的H1.895 kJmol1，HTS2.866 kJmol1，又已知石墨的熵S石5.694 Jmol1K1，则金刚石
21、的熵S金_(化学反应的熵变是反应产物的总熵与反应物的总熵之差)，这两种碳的同素异形体中更有序的是_。解析(1)因为298 K、101 kPa时，题给反应的H402.0 kJmol1，HTS345.7 kJmol1，则有S(402.0 kJmol1345.7 kJmol1)/298 K0.189 kJmol1K1。要使反应能自发进行，需使HTS0，即402.0 kJmol1T(0.189 kJmol1K1)0，得T2 127 K，因此保持此反应自发进行的温度低于2 127 K。(2)在水沸腾时，HTS0，则THS44.0103 Jmol1118.8 Jmol1K1370.4 K。(3)石墨转化为
22、金刚石的反应为C(s，石墨)=C(s，金刚石)，HTSHT(S金S石)2.866 kJmol1，即1.895 kJmol1298 K(S金5.694103 kJmol1K1)2.866 kJmol1，解得S金2.436103 kJmol1K12.436 Jmol1K1。熵用来描述体系的无序程度，无序程度越小，体系的熵值就越小，或者说体系的熵值越小，则越有序。通过上面的计算知S金S石，则金刚石比石墨更有序。答案(1)2 127 K(2)370.4 K(3)2.436 Jmol1K1金刚石17(12分)氨气具有广泛用途，工业上利用反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0合成氨，其基本合成过程如
23、下：(1)某小组为了探究外界条件对反应的影响，以c始 molL1H2参加合成氨的反应，在a、b两种条件下分别达到平衡，测得H2的浓度与反应时间的关系如图甲所示。请回答下列问题：甲a条件下，Ot0的平均反应速率v(N2)_molL1min1。相对a而言，b可能改变的条件是_。在a条件下，t1时刻将容器容积压缩至原来的，t2时刻重新建立平衡状态。请在图中画出t1t2时刻c(H2)的变化曲线。(2)某小组往一恒温恒压容器中充入9 mol N2和23 mol H2，模拟合成氨的反应，图乙为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系图。若体系在T2、60 MPa下达到平衡。乙此时N2的平衡
24、分压为_MPa，H2的平衡分压为_MPa。(分压总压物质的量分数)列式计算此时的平衡常数Kp_(MPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算，结果保留2位有效数字)。(3)分离器中的过程对整个工业合成氨的意义是_。解析(1)a条件下，Ot0的平均反应速率v(N2)v(H2) molL1min1。a、b条件下氢气的初始浓度相同，b达到平衡的时间缩短，说明反应速率增大，平衡时氢气的浓度减小，说明平衡正向移动，所以改变的条件是增大c(N2)。在a条件下t1时刻将容器容积压缩至原来的，则t1时刻氢气的浓度变成2c1 molL1，增大压强，平衡正向移动，c(H2)减小，t2时刻达到新的平衡时氢气的浓度大于c1
25、 molL1。(2)若体系在T2、60 MPa下达到平衡，相同温度下，气体的体积分数等于其物质的量分数，设平衡时n(NH3)x mol，N2(g)3H2(g)2NH3(g)开始量/mol 9 23 0反应量/mol 0.5x 1.5x x平衡量/mol 90.5x 231.5x x平衡时氨气体积分数100%60%，x12，故氮气的分压60 MPa9 MPa，氨气的分压60%60 MPa36 MPa，氢气的分压60 MPa9 MPa36 MPa15 MPa，此时的平衡常数Kp(MPa)20.043(MPa)2。(3)分离器中的操作是分离出液氨，促进平衡正向进行，增大原料利用率(或NH3产率)。答
26、案(1)增大c(N2)(2)9150.043(3)及时分离出液氨，c(NH3)减小，使平衡向生成NH3的方向移动，增大原料利用率(或NH3产率)18(12分)科学家在实验室中研究的利用催化技术将飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的反应为2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H0。(1)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是_(填序号)。A选用更有效的催化剂B升高反应体系的温度C降低反应体系的温度D缩小容器的容积(2)若将1 mol NO和2 mol CO通入2 L的恒容密闭容器中，在一定条件下发生上述反应，反应中生成的N2的物质的量浓度随时间的变
27、化情况如图甲所示。则NO从反应开始到平衡时的平均反应速率v(NO)_,4 min末CO的浓度为_molL1。甲(3)已知上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图乙所示。工业上催化装置中比较适合的温度和压强是_。乙解析(1)使用催化剂不能改变平衡状态，不影响反应物的转化率，故A不符合题意；该反应放热，升高反应体系的温度，平衡逆向移动，NO的转化率降低，故B不符合题意；降低反应体系的温度，平衡正向移动，NO的转化率提高，故C符合题意；该反应中正反应是气体总物质的量减小的反应，缩小容器的容积，相当于加压，平衡正向移动，NO的转化率提高，故D符合题意。(2)NO从反应开始到平衡时的平均反应速率
28、v(NO)2v(N2)20.05 molL1min1；4 min末CO的浓度为(10.2)molL10.8 molL1。(3)由题图乙可知，压强相同，温度为400 K时NO的平衡转化率较大，温度相同，压强为1 MPa时，NO的平衡转化率已经很大，之后增大压强，NO平衡转化率增大不明显，故从经济方面考虑，工业上催化装置中比较适合的温度和压强是400 K,1 MPa。答案(1)CD(2)0.05 molL1min10.8(3)400 K,1 MPa19(14分)(1)某反应在体积为5 L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的量随时间的变化情况如图所示(已知A、B、C均为气体)。该反应的化学方程式为_
29、。反应开始至2 min时，B的平均反应速率为_。平衡时A的转化率为_。(2)为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，某同学设计了如下一系列实验：将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。实验混合溶液ABCDEF4 molL1H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计：其中V1_，V6_。该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气
30、生成速率下降的主要原因：_。解析(1)由题图可以看出，A、B的物质的量逐渐减小，则A、B为反应物，C的物质的量逐渐增大，所以C为反应产物；当反应进行2 min时，n(A)2 mol，n(B)1 mol，n(C)2 mol，则n(A)n(B)n(C)212，已知在化学反应中，各物质的物质的量的变化值之比等于其系数之比，且反应结束时，反应物、反应产物同时存在，反应为可逆反应，所以该反应的化学方程式为2AB2C。由题图可以看出，反应开始至2 min时，n(B)1 mol，B的平均反应速率为0.1 molL1min1。平衡时A的转化率为100%40%。(2)要对比实验效果，需控制单一变量。本题是探究硫
31、酸铜的量对反应的影响，那么每组实验中硫酸的量要相同，六组实验溶液的总体积也应该相同。A组中硫酸溶液体积为30 mL，那么其他组硫酸溶液的体积也都为30 mL。而硫酸铜溶液和水的总体积应相同，F组中硫酸铜溶液和水的总体积为20 mL，所以V610。因为锌会先与硫酸铜反应，直至硫酸铜消耗完才与硫酸反应生成氢气，硫酸铜的量较多时，锌与硫酸铜反应的时间较长，而且生成的铜会附着在锌粒表面，会阻碍锌粒与硫酸继续反应，导致氢气的生成速率下降。答案(1)2AB2C0.1 molL1min140%(2)3010当加入过量CuSO4溶液后，生成的单质Cu沉积在锌粒表面，减小了Zn与H2SO4溶液的接触面积20(1
32、4分)硫酸是重要的化工材料，二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。(1)将0.050 mol SO2和0.030 mol O2放入容积为1 L的密闭容器中，反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡，测得c平(SO3)0.040 molL1。从平衡角度分析采用过量O2的目的是_。该条件下反应的平衡常数K_。已知：K(300 )K(350 )，正反应是_(填“吸”或“放”)热反应。若反应温度升高，SO2的转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)某温度下，SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_K(B)(填“”“”或“”，下同)。(3)如图所示，保持温度不变，将2 mol SO2和1 mol O2加入甲容器中，将4 mol SO3加入乙容器中，隔板K不能移动。此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍。若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新平衡时，SO3的体积分数：甲_乙。若保持乙中压强不变，向甲、乙容器中通入等质量的氦气达到新平衡时，SO3的体积分数甲_乙。答案(1)提高SO2的转化率1 600 (molL1)1放减小(2)(3)